CN110843066B - 冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于速生杨木应用设备领域，尤其涉及一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺。包括以下有效步骤：选材；切割；晾干；改性；烘干；浸渍；焊接；组合；养护。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，本发明通过提供一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺，将冷弯薄壁型钢与速生杨木有效的配合，形成具有高强度、高韧性的梁柱，进而满足建筑需要。

Description

冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺

技术领域

本发明属于速生杨木应用设备领域，尤其涉及一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺。

背景技术

木材及木质材料作为社会经济建设中的重要生产资源，不仅广泛应用于日常生活中的各个领域，还广泛应用于交通、建筑和航天等工业领域。随着世界范围内森林资源日益短缺，特别是珍贵木材数量日益锐减，近年来大量的速生树木被广泛种植。速生树木具有出材时间短、产量高等优点，但由于其生长年限较短，例如：一般人工速生杨木成材时间为5～6年，所以大部分速生树木具有密度低、木质松软、物理力学强度差、含水率高且分布不均和易产生干缩变形等缺陷，从而限制了速生树木品种的使用范围，通常人工速生林多用来生产纸浆，一次性筷子等低经济附加值产品，而在高附加值加工领域的应用较少。

木结构建筑是以木材为主要受力体系的工程结构的建筑，梁柱结构体系是目前木结构建筑的常用承重体系，它是由跨距较大的梁、柱结构形式为主要的传力体系，无论竖向荷载，还是水平荷载，都由梁柱结构体系承受，并最后传递到基础上。我国《木结构设计规范》中普通木结构和胶合木结构均属于梁柱结构体系的建筑。随着国家颁布相关政策大力推行绿色建筑、装配式施工，并在文件中特别提到关于木结构装配化施工的问题。但现如今木结构的发展却因为天然木材的禁止采伐而受到限制。大部分人工材却因力学性能较差其应用范围受到限制。速生杨木本身具有纹理直、易加工、生长快、环境适应性强等特点，且具有环保、美观等优势，且在我国具有广泛的种植基础。但是速生杨木由于其力学性能较低，耐腐蚀能力差和不稳定性大等特点，一直没有应用于建筑结构中。

发明内容

本发明针对上述的速生杨木无法应用于建筑梁柱的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、成本低廉且能够有效提高速生杨木强度，使其满足建筑梁柱需要的冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺，包括以下有效步骤：

a、选材：选取速生杨木树干通直、树径20cm左右原木，并放于阴凉处放置；

b、切割：将选好的速生杨木切割成厚度为10mm和厚度为5mm的板材，剔除不满足要求的板材，处理板长、宽为构件所需尺寸；

c、晾干：将处理后的板材放于阴凉处晾干3-5天或采用烘干机在65℃-85℃作用下烘干8h以上；

d、改性：将晾干后的板材置于压力蒸汽灭菌柜中进行热改性处理；

e、烘干：将热改性处理后的板材用烘干箱在105℃烘干24h以上，进行含水率试验测试，控制含水率在9～15％之间，备用；

f、浸渍：将烘干后的板材放入到真空浸渍罐内，加入结构胶，控制真空浸渍罐为1MPa，控制温度75℃，浸渍3h；

g、焊接：将冷弯薄壁型钢焊接使其形成方形设置，得到中间件；

h、组合：将厚度为10mm的板材沿中间件的四周均匀铺设一层后，然后将厚度为5mm的板材沿中间件的四周均匀铺设一层，厚度为5mm的板材的纹路与厚度为10mm的板材的纹路垂直设置，然后按照上述方法依次铺设，直至板材将中间件的边缘完全覆盖；

i、养护：将组合好的板材用模具将板材压紧，控制温度在40～50℃，养护时间为1～2周的时间，即得到所需的成品。

作为优选，所述d步骤中，先启动压力蒸汽灭菌柜的真空泵，抽除柜室内空气使压力达2.5kpa左右，向压力蒸汽灭菌柜柜室内输入饱和蒸汽，使压力蒸汽灭菌柜柜室压力达200kpa以上，温度达160℃，维持时间20分钟，待结束后，继续抽真空，使压力达8.0kpa，使板材迅速干燥，然后通过过滤后的洁净干燥空气，使灭菌室压力恢复为零，温度降至60℃以下，即可开门取出物品。

作为优选，所述d步骤中，饱和蒸汽为浓度为25％的尿素溶液蒸汽。

作为优选，所述g步骤中，将两块冷弯薄壁C型钢交错焊接固定，使其中间形成口字型设置，得到中间件。

作为优选，，所述g步骤中，将冷弯薄壁工字型钢两块翼板之间对称焊接两块钢板，使其中间形成曰字型设置，得到中间件。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明通过提供一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺，将冷弯薄壁型钢与速生杨木有效的配合，形成具有高强度、高韧性的梁柱，进而满足建筑需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的结构示意图；

图2为实施例1提供的中间件的结构示意图；

图3为实施例2提供的冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的结构示意图；

以上各图中，1、中间件；2、板材。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1、图2所示，本实施例提供一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱

首先，选材，考虑到本实施例所提供的改性速生杨木是用于建筑中，故在本实施中，材料的选择对后期成品的强度也起到至关重要的作用，首先，选取速生杨木树干通直、树径20cm左右原木，并放于阴凉处放置，选用树干通直的杨木主要是考虑到树干通直的杨木其在加工时要更为方便，选用树径20cm 左右原木主要考虑到本实施例施工所需，而放置阴凉处设置，主要是为了避免暴晒，造成杨木的开裂，影响其强度。

然后，将选好的速生杨木切割成厚度为10mm的板材和5mm的板材，剔除不满足要求的板材，处理板长、宽为构件所需尺寸，在本实施例中，10mm 的板材需要配置的长度2400mm，宽度为140mm的板材，500mm的板材的长度为140mm，其宽度为80mm，500mm板材的两侧做锯齿状设置，如果10mm 板材的长度和宽度无法达到相应尺寸，可以通过粘结的方式得到所需板材的尺寸，粘结为现有速生板材常用的手段。

为了进一步增加板材的强度，除去板材的水分，将处理后的板材放于阴凉处晾干3～5天或采用烘干机在65℃～85℃作用下烘干8h以上，进行除水处理，这样做的目的，主要使水分能够缓慢的从板材中挥发出来，避免水分快速的流失，造成板材的开裂。

为了进一步提高其强度，将晾干后的板材置于压力蒸汽灭菌柜中进行热改性处理，具体的说，先启动压力蒸汽灭菌柜的真空泵，抽除柜室内空气使压力达2.5kpa左右，向压力蒸汽灭菌柜柜室内输入饱和蒸汽，使压力蒸汽灭菌柜柜室压力达200kpa以上，温度达160℃，维持时间20分钟，待结束后，继续抽真空，使压力达8.0kpa，使板材迅速干燥，然后通过过滤后的洁净干燥空气，使灭菌室压力恢复为零，温度降至60℃以下，即可开门取出物品。

相较于传统的氮气室的热改性处理方法，通过抽真空后，使蒸汽能够进入到板材的木细胞中去，这样，其渗透的更为全面，在本实施例中，饱和蒸汽为浓度为25％的尿素溶液蒸汽，尿素在温度达到150℃～160℃之间时，会脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸，而脱去的氨会形成氮气，渗入到木细胞中，从而实现传统的氮气室的处理，其相比传统氮气室处理，其渗透的更为彻底，其强度更好，而三聚氰酸会在冷却后在细胞内形成晶体状的结构设计，三聚氰酸具有吸湿性的作用，而木质建筑腐烂的一部分原因就是其湿度增加，这样，通过这样的设置，达到更加深度处理的目的，进而有效的提高其强度和使用寿命。而继续抽真空，则可以使板材的表面迅速干燥，对板材进一步优化处理。

为了进一步除去水分，在本实施例中，将热改性处理后的板材用烘干箱在 105℃烘干24h以上，进行含水率试验测试，控制含水率在9～15％之间，备用，如果木材的含水量过高，对其后期强度存在很大的影响，因此，一定要控制好木材的含水量，在本实施例中，控制含水率在12％，当然在9～15％均可以。

将烘干后的板材放入到真空浸渍罐内，加入配置好的结构胶，控制真空浸渍罐为1MPa，控制温度75℃，浸渍3h，控制温度75℃主要是为了避免所制备的结构胶凝固，而选择浸泡的方式，主要是因为速生杨木是一种多孔的毛细材料，由各种永久管状单元(巧毛细管)和瞬时管状单位(微毛细管)相互连接起来的一种复合毛细管系统，所以木材具有一定的渗透性，真空浸渍就是利用这一特点，通过物理方式，将一定量的结构胶浸渍到木材内部，通过填充提高木材密度、物理力学强度、耐热性能和防腐阻燃等性能，在本实施例中，为了达到真空浸渍的目的，先将板材放入到真空浸渍罐内，然后用真空泵将真空浸渍罐抽成-0.2MPa真空，然后就打开进口阀门，利用大气压将结构胶压入到真空浸渍罐内，待结构胶浸没板材后，将真空浸渍罐调到1MPa，控制温度75℃，浸渍3h。

考虑到作为梁柱使用时，由于作为柱来使用时，从中心发生断裂为常见问题，为此，为了增加中心强度，同时，更好的与板材相互配合作用，在本实施例中，将两块冷弯薄壁C型钢交错焊接固定，使其中间形成口字型设置，得到中间件。

将厚度为10mm的板材沿中间件的四周均匀铺设一层后，然后将厚度为5mm的板材沿中间件的四周均匀铺设一层，厚度为5mm的板材的纹路与厚度为10mm的板材的纹路垂直设置，5mm板材之间采用插接的方式实现固定，然后按照上述方法依次铺设，直至板材将中间件的边缘完全覆盖，这样设置的目的就是减少整个梁柱之间的应力和横向的剪切力。

等板材的胶稍微干点以后，将组合好的板材用模具将板材压紧，控制温度 40～50℃，进行养护，养护时间为1～2周的时间，即得到所需的成品，养护时，用压紧模具将组合好的板材压紧，养护期一般为1-2周为达到设计强度，(平均气温约40℃时养护2周左右，平均气温约50℃时养护1周左右)，养护期间应进行遮挡封闭养护，最后，将成品表面进行刨光处理。

经实验检测，按照本实施例生产的冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱满足现在木质建筑的需要。

实施例2，如图3所示，本实施例提供一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱

本实施例和实施例1相比，主要在于采用的冷弯薄壁型钢不同，在本实施例中，采用工字型(H型)冷弯薄壁，在本实施例中，通过在工字型冷弯薄壁内焊接两块钢板，使工字型冷弯薄壁和两块钢板之间形成正方形设置，由于工字型冷弯薄壁本身腹板的存在，为此，整体呈曰字型设置，这样设置的目的，就是保证整个梁柱的中间的强度。

和实施例铺设的方法相同，也是一层10mm厚，一层5mm厚，但是其宽度不同，最后保证整体的截面呈正方形设计即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺，其特征在于，包括以下有效步骤：

a、选材：选取速生杨木树干通直、树径20cm左右原木，并放于阴凉处放置；

b、切割：将选好的速生杨木切割成厚度为10mm和厚度为5mm的板材，剔除不满足要求的板材，处理板长、宽为构件所需尺寸；

c、晾干：将处理后的板材放于阴凉处晾干3-5天或采用烘干机在65℃-85℃作用下烘干8h以上；

d、改性：将晾干后的板材置于压力蒸汽灭菌柜中进行热改性处理；

e、烘干：将热改性处理后的板材用烘干箱在105℃烘干24h以上，进行含水率试验测试，控制含水率在9～15％之间，备用；

f、浸渍：将烘干后的板材放入到真空浸渍罐内，加入结构胶，控制真空浸渍罐为1MPa，控制温度75℃，浸渍3h；

g、焊接：将冷弯薄壁型钢焊接使其形成方形设置，得到中间件；

h、组合：将厚度为10mm的板材沿中间件的四周均匀铺设一层后，然后将厚度为5mm的板材沿中间件的四周均匀铺设一层，厚度为5mm的板材的纹路与厚度为10mm的板材的纹路垂直设置，然后按照上述方法依次铺设，直至板材将中间件的边缘完全覆盖；

i、养护：将组合好的板材用模具将板材压紧，控制温度在40～50℃，养护时间为1～2周的时间，即得到所需的成品，

其中，所述d步骤中，先启动压力蒸汽灭菌柜的真空泵，抽除柜室内空气使压力达2.5kpa左右，向压力蒸汽灭菌柜柜室内输入饱和蒸汽，使压力蒸汽灭菌柜柜室压力达200kpa以上，温度达160℃，维持时间20分钟，待结束后，继续抽真空，使压力达8.0kpa，使板材迅速干燥，然后通过过滤后的洁净干燥空气，使灭菌室压力恢复为零，温度降至60℃以下，即可开门取出物品，所述饱和蒸汽为浓度为25％的尿素溶液蒸汽。

2.根据权利要求1所述的冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺，其特征在于，所述g步骤中，将两块冷弯薄壁C型钢交错焊接固定，使其中间形成口字型设置，得到中间件。

3.根据权利要求1所述的冷弯薄壁型钢外包速生杨木高强度梁柱的施工工艺，其特征在于，所述g步骤中，将冷弯薄壁工字型钢两块翼板之间对称焊接两块钢板，使其中间形成曰字型设置，得到中间件。